Циклоны для очистки воздуха реферат

Обновлено: 02.07.2024

На современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из основных мероприятий по защите воздушного бассейна. Благодаря очистке выбросов перед их поступлением в атмосферу предотвращается загрязнение атмосферного воздуха.

Пылеулавливание при правильной организации решает проблему обеспечения нормативов предельно-допустимых концентраций (ПДК) в воздухе рабочей зоны. Поступление выбросов вредных веществ в воздушную среду производственных помещений и в атмосферу - результат несовершенства технологического и транспортного оборудования, в первую очередь, его негерметичности, а также отсутствия или недостаточной эффективности пылеулавливающих и локализующих устройств и аспирационных систем [4].

Загрязнение воздуха вызывает значительные экономические потери. Запыленность и загазованность воздуха в производственных помещениях приводит к снижению производительности труда, потере рабочего времени из-за увеличения заболеваемости. Во многих производствах наличие пыли в воздушной среде ухудшает качество продукции, ускоряет износ оборудования.

Классификация методов и аппаратов для очистки аэрозолей

Под очисткой воздушно-газовых выбросов понимают отделение от газа аэрозольных примесей или приведение загрязняющих примесей в безвредное состояние. Процесс обеспыливания воздуха в общем виде включает следующие основные этапы:

- разрушение пылевого аэрозоля, заключающегося в выделении пыли из воздуха (процесс пылеочистки);

- дальнейшее снижение устойчивости пылевого аэрозоля, сохранившегося после реализации предыдущих этапов, заключающееся в интенсификации распространения оставшихся в воздухе пылевых частиц и аэрации дисперсной среды в приземном слое атмосферы (процесс рассеивания пыли).

На каждом этапе предусматривается введение искусственных аэродисперсных систем или организация направленных внешних силовых полей. Каждый элемент системы можно реализовать различными методами (аэродинамическим, гидродинамическим, электромагнитным, теплофизическим, механическим и др.), которые определяются характером направленных внешних воздействий на пылевой аэрозоль. Любой метод может быть осуществлен различными способами (орошением, пеной, паром, туманом и др.), а способ — техническими средствами.

Основным элементом систем пылеочистки является аппарат очистки воздуха от пыли. Среди исходных данных для выбора способов, технических средств и параметров пылеулавливания наиболее важным являются технологические и пылеаэродинамические. Выбор оборудования при формировании системы пылеулавливания зависит от конкретных требований производства. Компоненты, подлежащие удалению, необходимо оценить по физико-химическим, физико-механических и санитарно-гигиеническим свойствам. По аэрозольным загрязнителям необходимы сведения о размерах частиц, абразивности, слипаемости, удельном электрическом сопротивлении, характере взаимодействия с жидкостями. Наиболее полная классификация аппаратов основывается на использовании следующих способов обеспыливания:

Физический способ обеспыливания воздуха включает механический(аэродинамический, гидродинамический, фильтрационный), электрический, магнитный, акустический, оптический, ионизирующий, термический.

Каждый из указанных способов имеет определенную область применения и широту использования. В своей основе они базируются на одном (или нескольких) из следующих процессов обеспыливания: осаждения, коагуляции, удаления, обеззараживания, сжигания и улавливания.

В устройстве для очистки аэрозольных выбросов, наряду с основным механизмом улавливания, обычно используются и другие закономерности. Благодаря этому общая и фракционная эффективность аппарата достигает более высокого уровня.

Все оборудование для санитарной очистки газов и воздуха от взвешенных дисперсных частиц подразделяется на две категории: аппараты сухой очистки и аппараты мокрой очистки. В свою очередь аппараты, использующие сухие методы очистки, по сущности происходящих в них физических явлений подразделяются на гравитационные, инерционные, фильтрационные и электрические [4].

Гравитационное осаждение. Частицы аэрозолей осаждаются из потока загрязненного воздуха под действием силы тяжести. Для этого создаётся соответствующий режим движения загрязненного воздуха в аппарате с учетом размера частиц, их плотности и т. д. Под действием возникающих центробежных сил аэрозольные частицы отбрасываются на периферию аппарата и осаждаются.

Инерционное осаждение. Инерционное осаждение основано на том, что частицы аэрозолей и взвешивающая среда ввиду значительной разности плотностей обладают различной инерцией. Аэрозольные частицы, двигаясь по инерции, отделяются от газовой среды. К основным представителям инерционных сухих пылеуловителей относят жалюзийные устройства, циклоны одиночные и групповые, мультициклоны.

Фильтрационное осаждение. Частицы аэрозолей, взвешенные в воздушной (газовой) среде, задерживаются в узких извилистых каналах и порах при прохождении воздушно-газового потока через фильтровальные материалы [1].

Пористые фильтры различают по фильтрующему материалу (фильтры из волокнистых - тканых и нетканых, сыпучих материалов, уплотненных металлических и металло-керамических порошков, металлических и полимерных сеток), а затем – по конструкциям, типоразмерам и частным признакам.

Осаждение в электрическом поле. Электрическая очистка газов основана на ионизации молекул газа электрическим разрядом и электризации взвешенных в газе частиц. Проходя электрическое поле, частицы аэрозолей получают заряд. Двигаясь к электродам противоположного знака, они осаждаются на них.

У электрофильтров основным разделительным признаком считается горизонтальное или вертикальное направление движения обрабатываемого потока. Жидкие аэрозоли (туманы) могут быть скоагулированы посредством изменения параметров состояния (охлаждения и повышения давления) с целью осаждения в последующем с использованием как правило мокрых способов улавливания в мокрых скрубберах, пористых и электрических фильтрах, в абсорберах.

Мокрая очистка. При использовании мокрых методов очистка газовых выбросов осуществляется путем тесного взаимодействия между жидкостью и запыленным газом на поверхности газовых пузырей, капель или жидкой пленки. Смачивание поверхности элементов аппаратов водой или другой жидкостью способствует задержанию аэрозольных частиц на данной поверхности.

Мокрые способы очистки твердых и жидких аэрозолей имеют существенный недостаток - необходимость отделения уловленного загрязнителя от улавливающей жидкости. По этой причине мокрые способы следует применять только при отсутствии других методов очистки, отдавая предпочтение способам с минимальным расходом жидкости.

К основным представителям мокрых пылеуловителей относят промыватели полые и насадочные, пенные, ударно-инерционного действия (струйные, импакторные, ротоклоны), скрубберы Вентури.

В практике улавливания аэрозольных частиц находят применение и другие методы: укрупнение частиц в акустическом поле, термофорез, фотофорез, воздействие магнитного поля, биологическая очистка. Пылеулавливающее оборудование при всем его многообразии может быть классифицировано по ряду признаков: по назначению, по основному способу действия, по эффективности, по конструктивным особенностям. Часто, в зависимости от коэффициента очистки, аппараты делят на две группы: грубой очистки и тонкого обеспыливания. Однако понятие грубой очистки и тонкого обеспыливания являются относительными в зависимости от вида производства и задач обеспыливания. При обработке выбросов, содержащих твердые аэрозольные загрязнители, низких величин проскока (1. 2% и менее) можно достичь, как правило, только двухступенчатой очисткой. Для предварительной очистки могут быть применены жалюзийные решетки и циклонные аппараты (иногда для небольших выбросов - пылеосадительные камеры), а для окончательной – пористые фильтры, электрофильтры или мокрые пылеосадители [1].

В целом система очистки воздуха и газов может содержать оборудование нескольких типов, соединенное в последовательную цепочку по мере повышения эффективности пылеулавливания.

Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию.

Общая характеристика и принцип работы циклонов

Широкое применение для сухой очистки газов от пыли получили циклоны различных типов. В настоящее время применяется около двадцати типов циклонов. Сравнительные испытания циклонов различного типа показали, что для промышленного применения они могут быть ограничены в большинстве случаев цилиндрическими (серия ЦН) и коническими (серия СК) циклонами НИИОГАЗ (научно- исследовательский институт по промышленной и санитарной очистке газов).

Наиболее часто применяются цилиндрические циклоны марок ЦН-11, ЦН-15, ЦН-24, конические СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, СДК-ЦН-33 Конструкционные схемы конического и цилиндрического циклонов представлены на рисунке 1. Геометрические размеры цилиндрических и конических циклонов указываются в долях от внутреннего диаметра.

Рисунок 1 – Конструкционные схемы: а – цилиндрический циклон, б - -конический циклон, в – улитка ( вид сверху).

Цилиндрические циклоны серии ЦН (рисунок 1а) предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов при начальной запыленности до 400г/м3 и устанавливать перед фильтрами и электрофильтрами. Отличительной особенностью этой группы аппаратов является наличие удлиненной цилиндрической части, наклон крышки и входного патрубка соответственно α 11º, 15º и 24º и одинаковое соотношение диаметра выхлопной трубы – d к диаметру циклона D=d/D=0,59.

Они отличаются удлиненной конической частью, спиральным входным патрубком и малым отношением диаметров выхлопной трубы к корпусу циклонов d/D = 0,33 и 0,34 соответственно [2].

Циклоны предназначены для сухой очистки газов от пыли со средним размером частиц 10…20 мкм. Избыточное давление газов, поступающих в циклон, не должно превышать 2500Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30…50 О С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции – невыше 400 О С.

Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом последнего. Циклоны НИИОГАЗ подразделяются на высокоэффективные и высокопроизводительные. Циклоны СДК-ЦН-33, СК-ЦН-34, ЦН-11 относятся к высокоэффективным циклонам. При диаметрах менее 1м они обеспечивают степень очистки h = 0.85…0.95 при улавливании частиц диаметром более 5 мкм. Циклоны типа ЦН-24 относятся к высокопроизводительным, они могут надежно и без забивания работать при высокой входной запыленности. Циклоны типа ЦН-15 занимают среднее положение и обеспечивают несколько меньшую степень очистки, чем циклоны ЦН-11, но обладают большей надежностью при работе в условиях повышенной запыленности. Газовый поток вводится в циклон через патрубок по касательной к внутренней поверхности корпуса и совершает вращательно- поступательное движение вдоль корпуса к бункеру (рисунок 2). На частицу пыли действуют: сила тяжести, сила сопротивления среды, центробежная сила

Рисунок 2 – Составные части циклона : 1- входной патрубок; 2 – патрубок выхода пали; 3- бункер для приёма пыли; 4- выхлопная труба.

Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа через патрубок выхода пыли попадает в бункер для приема пыли.

Эффективность циклона тем выше, чем больше диаметр частиц пыли, их удельный вес, скорость вращения газового потока и чем меньше диаметр циклона [2].

Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.

Циклоны не применяются для очистки влажных газов и взрывоопасных сред. При выборе и расчете циклонов необходимо учитывать свойства пыли - абразивность и слипаемость. Для уменьшения абразивного износа следует выбирать циклоны, исходя из наименьших значений скорости газа. При улавливании сильно слипающейся пыли не рекомендуется применять циклоны малого диаметра (менее 0,8м), которые склонны к залипанию. Так для очистки газов от сажи применяются конические циклоны серии СК, которые обладают высокой эффективностью за счет более высоко гидравлического сопротивления.

Для лучшего распределения газа с пылью и для отвода пыли на практике широко используется батарейный циклон. Такой аппарат представляет собой циклонные элементы, которые включены параллельно и имеют общий корпус, сборный бункер, а также общий подвод и отвод газа.

В батарейных циклонах (мультициклонах) движение газа достигается установкой в каждом части аппарата закручивающего элемента в виде розетки или винта, а не тангенциальным подводом газа. Благодаря этому производительность батарейного циклона будет намного больше, чем производительность обычного циклона такого же размера.

Рисунок – 3 Типы элементов циклона

Осаждение пыли в отдельных элементах такого циклона происходит так же, как и в обыкновенном циклоне. Чаще всего используются циклонные элементы, диаметр которых составляет 100, 150 или 250 мм. В таких аппаратах может достигаться скорость запыленного газа около 4 м/с. Такие аппараты обладают высоким показателем осаждения пыли. При этом они имеют небольшой размер и гидравлическое сопротивление. То есть, если сравнивать батарейные циклоны с одиночными или групповыми, то при одинаковых размерах первые имеют большую производительность [3].

Загрязненный газ подается в газораспределительную камеру, которая ограничена трубными решетками. В трубных решетках герметично крепятся циклонные элементы. После того, как газ очищен, он выводится через выхлопные трубы элементов в общую камеру. Отделенные частицы пыли накапливаются в коническом дне циклона. Циклонные элементы такой конструкции имеют малый диаметр. Газ в них поступает сверху, а не по касательной. Вращательное движение потоку газа передается посредством специального винта или розеток, оснащенных наклонными лопатками.

Качественная работа батарейной циклонной установки обеспечивается за счет идентичности его элементов и равных условий работы.

Общий корпус мультициклона включает в свой состав циклонные элементы. Элементы герметично установлены в трубных решетках. Исходный газ поступает через штуцер в газораспределительную камеру и распределяется по циклонным элементам, заполняет кольцевое пространство между корпусом элемента и патрубком для вывода очищенного газа. В кольцевом пространстве расположены лопастные устройства, заставляющие газовый поток вращаться. Частицы пыли отбрасываются к стенкам циклонного элемента, движутся вниз по спирали и поступают в бункер, общий для всех элементов. Очищенный газ из каждого элемента выводится по трубе в общую камеру, а оттуда – наружу через верхний штуцер.

Рисунок 4 - Батарейный циклон
Как правило, одиночные циклоны имеют диаметр 40-1000 мм, а циклонные элемента – 40-250 мм.

Батарейные циклоны представляют собой параллельно включенные циклоны малого диаметра. Такие устройства лучше улавливают пыль, т.к. при малом радиусе циклона значительно возрастает центробежная сила.

Батарейные циклоны способны работать с переменно нагрузкой, т.е. при необходимости можно включать или выключать отдельные элементы батареи.

Труба оснащена наружными винтовыми лопастями, которые передают потоку газа движение по спирали. В корпус газ подается сверху, затем проходит по поверхности винта в кольцевом пространстве (между внешней поверхностью трубы и внутренней поверхностью корпуса). Твердые частицы задерживаются на стенках корпуса, после чего осыпаются в нижнюю коническую часть и поступают в бункер батареи [5].

Элементы конструкции батарейного циклона расположены вертикально, параллельными рядами в корпусе прямоугольного сечения. Камера оснащена двумя решетками, в отверстия которых устанавливаются элементы. Очищаемый газ подается через патрубок в пространство между решетками и распределяется по отдельным элементам. После очищения газ поступает в пространство над верхней решеткой и выводится посредством бокового патрубка. Твердые частицы ссыпаются в коническое дно. Элементы конструкции батареи выполняются из чугуна, а решетки из листовой стали. Такие устройства способны очищать газ при широком диапазоне температур.

При больших расходах очищаемых газов применяют групповую установку циклонов. Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки. В группах циклоны компонуются в два ряда или имеют круговую компоновку.

Рисунок 5 - Групповые циклоны

а - ступенчатая компоновка; б - круговая компоновка.

Заключение

Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов во всех отраслях промышленности. Можно утверждать, что циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Их широкое распространение в значительной мере объясняется тем, что они имеют многие преимущества – простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплутационных затратах. Надежность циклонов обусловлена, в частности, тем, что в их конструкции нет сложного механического оборудования.

К недостаткам можно отнести высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1250-1500 Па, и низкую эффективность при улавливании частиц размером

Капитальные и эксплутационные затраты на пылеулавливающие установки, оборудованные циклонами, значительно меньше соответствующих расходов для установок с рукавными фильтрами, а тем более электрофильтрами. Циклоны делятся на циклоны большой производительности и циклоны высокой эффективности. Первые имеют обычно большой диаметр и обеспечивают очистку значительных количеств воздуха. Вторые – сравнительно небольшого диаметра (до 500 – 600 мм). Очень часто применяют групповую установку этих циклонов, соединенных параллельно по воздуху.

Производственная деятельность большинства промышленных предприятий сопровождается загрязнением воздуха рабочей зоны производственных помещений мельчайшими твердыми частицами, называемыми промышленной или производственной пылью.

Очистка воздуха от промышленной пыли на предприятиях входит в число важнейших мероприятий по охране труда и поддержанию экологической чистоты окружающей обстановки:

в части охраны труда – обеспечение санитарно-гигиенических нормативов ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны;
в части охраны окружающей экологии – обеспечение чистоты вентиляционных выбросов в атмосферу за счет применения пылеулавливающего оборудования и системы пылеочистки предприятия, не допускающих попадания производственной пыли в окружающую среду.

Наибольшее распространение в производственных системах пылеочистки получили циклонные пылеуловители, применяемые для снижения уровня запыленности воздуха и удаления его из производственных помещений на деревообрабатывающих предприятиях, заводах ЖБИ и металлоконструкций, предприятиях химической и других отраслей.

У нас вы можете приобрести циклонные пылеулавливатели следующих моделей:

Принцип работы циклонных пылеуловителей

Циклонные пылеуловители, чаще называемые просто циклонами, относятся к категории механических инерционных осадителей, в которых частицы пыли, взвешенные в воздухе, осаждаются на внутренних стенках циклона под действием силы инерции (центробежной силы), возникающей при тангенциальном вводе воздушного потока в камеру пылеулавливающего устройства. Для технической реализации инерционного осаждения пыли в циклоне используется конструктивное решение, являющееся базовым для всех многочисленных конструкций. Классический вариант циклона-пылеуловителя представлен следующими конструктивными элементами:

поз. 1 – бункер-пылесборник;
поз. 2 – коническое днище циклона;
поз. 3 – цилиндрическая обечайка корпуса циклона;
поз. 4 – тангенциальный патрубок для ввода запыленного воздуха;
поз. 5 – крышка циклона;
поз. 6 – патрубок для вывода очищенного воздуха;
поз. 7 – центральная выхлопная труба.

Корпус циклона собран из цилиндрической обечайки (поз. 3), конического днища (поз. 2) и крышки (поз. 5). Днищу (поз. 2) и бункеру-пылесборнику (поз. 1) придается коническая либо пирамидальная форма. Тем самым обеспечивается полноценный сбор осажденной пыли в пылесборнике и последующая ее выгрузка по мере заполнения бункера. Нормальная работа циклона будет обеспечена только при герметичном бункере, иначе пыль с потоками уходящего воздуха будет просачиваться через верхние выходные каналы.

Тангенциальный патрубок (поз. 4), называемый также тангенциальным вводом, необходим для направления входящего воздушного потока по образующей поверхности цилиндрической обечайки корпуса (поз. 3).

Это важно! Тангенциальным (от лат. tangens – касающийся) принято называть направление по касательной к формообразующей кривой пространственного тела. В случае цилиндрической формы корпуса циклона тангенциальный патрубок приваривают таким образом, чтобы направление движения входящего воздушного потока соответствовало направлению касательной к образующей цилиндра, то есть, к окружности. При тангенциальном вводе поток воздуха вместе с частицами пыли приобретает винтообразное движение вокруг центральной выхлопной трубы, направленное вниз вдоль конического днища к бункеру-пылесборнику.

Размеры и геометрические формы базовых конструктивных элементов различных модификаций циклонов могут существенно различаться. Некоторые модели циклонов оснащаются улитками, звездочками, розетками и другими специфическими устройствами для подкрутки очищаемого воздуха.

Принцип инерционной сепарации, используемый в работе циклона, состоит в следующем.

Поток запыленного воздуха подается в корпус циклона через тангенциальный патрубок (поз. 4) по касательной к его цилиндрической обечайке (поз. 3).
В циклоне формируется вращательно-поступательное движение воздушного потока, в процессе которого на частицы пыли начинает воздействовать центробежная сила.
Под воздействием центробежной силы пылевидные частицы выбрасываются из воздушной массы к стенкам циклона, прижимаются к их поверхности, оседают на них и стекают вниз в пылесборник.

Обратите внимание! Величина центробежной силы при вращении в циклоне определяется по формуле:

F = m*( Vtang )2 /R, где m – масса частицы пыли, Vtang - тангенциальная составляющая скорости движения входящего воздушного потока; R – радиус цилиндрической обечайки циклона.

Очищенный от пыли воздушный поток по центральной выхлопной трубе (поз. 7) выводится через патрубок (поз. 6) из циклона в атмосферу.

Преимущества и недостатки циклонов

Циклонные агрегаты отличаются следующими достоинствами:

простой конструкцией, не имеющей движущихся частей;
несложной технологией изготовления, обеспечивающей повышенную ремонтопригодность;
невысокой стоимостью по сравнению с другими типами пылеосадителей;
высокой надежностью, длительным ресурсом безаварийной работы при очистке газовых сред, не содержащих взвешенные абразивные частицы;
типовые модели циклонов допускают эксплуатацию при температуре до 500 град. Ц без внесения конструктивных изменений;
сравнительно малым энергопотреблением в сравнении с другими устройствами пылеочистки;
при покрытии активных поверхностей износостойкими материалами циклоны можно использовать для осаждения абразивной пыли;
высокую производительность и эффективность;
при повышении концентрации пыли фракционная эффективность циклона не снижается;
возможность использования для очистки агрессивных газов и газовых смесей.

К недостаткам циклонных пылеуловителей относят следующие факторы:

высокое гидравлическое сопротивление, достигающее 1500 Па;
небольшой ресурс работы при очистке сред с абразивной пылью;
низкую эффективность при улавливании частиц размерами менее 5 мкм;
невозможность использования для улавливания слипающей пыли.

Эффективность циклонов

Эффективность работы циклонов характеризуется степенью очистки, показывающей в процентном выражении количество осевшей пыли в сравнении с содержанием пыли в поступающем воздухе. Для наиболее распространенных циклонов типа ЦН эффективность очистки достигает следующих показателей:

до 99,5% - для частиц условного диаметра 20 мкм;
до 95% - для частиц диаметром 10 мкм;
83% - для малых частиц диаметром 5 мкм.

Заключение

Применение циклонных пылеуловителей существенно снижает уровень профессиональных заболеваний работников предприятий и повышает надежность работы используемого оборудования. Установка циклонов способствует минимализации потерь сырья за счет рециклинга осажденной пыли и сохраняет чистоту экологии окружающей среды.

Все цены имеют информационную цель и ни при каких условиях
не являются публичной офертой,
определяемой положениями ст.437(2) ГК РФ

В курсовом проекте приводится краткий литературный обзор основных циклонов, применяемых в промышленности для очистки газовых смесей от твердых загрязняющих частиц и их характеристик, типовых условий работы, положительные и отрицательные стороны данного типа устройств.

Целью данного курсового проекта является расчет и проектирование циклона для очистки поступающего аэрозоля от загрязняющих частиц с качественными характеристиками, указанными в техзадании, с последующим подбором типового циклона типа ЦН-15 удовлетворяющим расчетным данным.

1. Характеристика циклонов

Циклоны предназначены для сухой очистки газов от невзрывоопасной не слипающейся пыли. Циклон ЦН применяют также для очистки воздуха в различных отраслях промышленности. При использовании циклонов для очистки газа или воздуха, содержащую абразивную пыль, рекомендуется предусматривать в местах, подвергающихся износу приварку стальных дополнительных листов с наружной стороны.

Циклоны с диаметром менее 800 мм из-за повышенного износа не следует применять для улавливания абразивной пыли. Циклоны устанавливают, как на всасывающей, так и на нагнетательной стороне вентилятора. При абразивной пыли циклоны рекомендуется ставить перед вентилятором.

Коэффициент гидравлического сопротивления для одиночного циклона, отнесенный к скорости движения воздуха в горизонтальном его сечении с учетом поправки на запыленность, составляет 147. Допустимую запыленность очищаемого газа, г/м 3 , для слабослипающейся пыли следует принимать не более 1000, а для среднеслипающихся — не более 250. температура газа принимается не более 400 0 С, а максимальное давление не более 5кПа.

Предпочтение отдается центробежным циклонам, выполняющим одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны группируют в батарею, коэффициент пылеулавливания которой составляет 0,76 — 0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости (с 11 до 23 м/с).

Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщеннный субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители, характеризуемые:

степенью пылеулавливания — отношением количества пыли задержанной пылеуловителем, к количеству пыли в очищаемом запыленном воздухе;
сопротивлением пылеуловителя, определяющим экономичности процесса пылеулавливания;
габаритными размерами и массой, надежностью и простотой обслуживания.

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки.

Технологические системы очистки и стерилизации воздуха

. между головным и индивидуальными фильтрами. На предприятиях микробиологической промышленности очистка и стерилизация воздуха осуществляется с помощью системы различных фильтров: предварительной очистки периодического или непрерывного действия, . трех частей, соединенных последовательно: в первой части происходят очистка атмосферного воздуха от пыли и его сжатие, во второй - подготовка и поддержание .

Основные элементы циклонов — корпус, выхлопная труба, бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер или в иную емкость, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу.

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми (групповые циклоны).

Конструктивной особенностью батарейных циклонов является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами.

Положительными сторонами циклонов являются:

низкая стоимость;
долговечность;
незначительное ремонтное обслуживание;
небольшое падение давления;
коэффициент очистки 60-99%.

Отрицательными сторонами циклонов являются:

Невозможность работы с взрывоопасными смесями
ограниченный температурный диапазон очистки
низкая эффективность при фильтровании низкодисперсных пылей
значительный шумовой эффект
высокая металлоёмкость

2. Расчет циклона

Рассчитать и подобрать типовой циклон ЦН-15. Проработать возможность использования батарейного циклона. Очищаемый газ — воздух.

Расход очищаемого аэрозоля 5 нм 3 /с. Температура 80°С. Давление 1,05 атм. Концентрация пыли на входе в циклон 25 г./м 3 . Дисперсный состав пыли: d _m = 40 мкм, lg у_Ч = 0,65. Плотность частиц 1200 кг/м 3 . Концентрация аэрозоля на выходе из аппарата 0,5 г/м 3 .

Циклон для пыли является одним из основных аппаратов для очистки воздуха и отходящих технологических газов от твердых загрязнений, которые образуются в результате деятельности различных производственных предприятий. Благодаря простоте конструкции, отсутствию подвижных узлов и механизмов, возможности увеличения производительности путем объединения в группы и батареи, циклоны сухой очистки широко применяются в технологических и подготовительных производственных процессах.

В зависимости от условий эксплуатации, физических и химических свойств загрязнений, концентрации запыленности и производительности аспирационной системы выбирается определенная конструкция, материал изготовления и размеры пылеулавливающей установки. Широкое использование циклон-аппараты получили в металлургической, химической, энергетической, деревообрабатывающей, горнодобывающей, машиностроительной промышленностях, на предприятиях по переработке и хранению зерна, изготовлению мебели, сыпучих строительных материалов, удобрений, продуктов питания, в сельскохозяйственной области.

Конструкция и устройство циклона

Конструктивно циклон для удаления пыли из воздуха или технологических газов состоит из нескольких основных частей:

цилиндрический корпус с конусной нижней частью;
входной патрубок для загрязненной газовоздушной смеси;
выходной вертикальный патрубок для чистого воздуха;
накопительный бункер с затвором для хранения и удаления пыли.

В зависимости от условий использования и вида загрязнений рабочей среды различают различные виды циклонов для очистки воздуха. Высокая эффективность очистки достигается в интервале размера загрязняющих частиц от 5 мкм до 40 мкм. Температура рабочей среды не должна превышать 400°C, а пыль не должна иметь слипающихся и волокнистых включений.

Корпус устройства может иметь конусную форму с расширением вниз или вверх, цилиндрический и конусный сегменты могут различаться длиной, высота оборудования учитывает скорость потока и концентрацию загрязнений. Для увеличения производительности без потери эффективности очистки циклоны могут объединяться попарно в группы или создавать батареи. Циклонный пылеуловитель купить можно для использования в качестве первой или основной ступени очистки. При включении устройства в состав аспирационной системы до вентилятора на выхлопной вертикальной трубе располагают спиралевидный патрубок, который задает направление очищенному воздуху, снижает гидравлическое сопротивление и нагрузку на вентилятор.

Принцип действия циклона для пыли

Работа циклона для очистки воздуха основана на применении центробежной и инерционной сил. Запыленный воздух под действием вентилятора проходит по воздуховодам и попадает во входной патрубок устройства со скоростью до 20 м/с. Патрубок имеет спиральную форму, которая придает потоку вращательное движение вдоль стенок корпуса. В сужающейся части скорость запыленного воздуха увеличивается, частицы загрязнений по инерции продолжают опускаться в нижнюю часть циклона. Очищенный воздух резко меняет направление на 180° и попадает в выхлопную вертикальную трубу, через которую выходит наружу.

В зависимости от места расположения пылеочистного оборудования и схемы его включения в состав аспирационной системы входные патрубки могут придавать потоку левое или правое вращение. Пыль, под действием силы инерции, продолжает осыпаться в нижнюю часть и попадает в накопительный бункер, из которого регулярно удаляется. Для выгрузки существует шибер или затвор с механическим или электрическим приводом. Вся конструкция располагается на стальной раме с небольшой площадкой, которая обеспечивает устройству устойчивость и доступ обслуживающего персонала к устройству выгрузки.

Элементы циклонов для пылеулавливания изготавливают из углеродистой и низколегированной стали. При наличии в рабочей среде агрессивных химических веществ или абразивных частиц толщину корпуса увеличивают или изготавливают из легированной стали.

Виды циклонов и их особенности

Наибольшее применение в промышленном производстве получили циклоны марки ЦН-15 и ЦН-11. Эти универсальные устройства предназначены для сухой очистки газовоздушной смеси от твердой неслипающейся и волокнистой пыли. Их нельзя применять в условиях взрывоопасной среды. В зависимости от производительности вентилятора одиночные модели ЦН имеют диаметр корпуса от 200 до 1200 мм, организация в группы предполагает наличие двух, четырех, шести и восьми циклонов с диаметром от 300 до 900 мм. Накопитель для пыли имеет пирамидальную форму, порядок очистки циклона предполагает регулярную выгрузку по мере достижения критического уровня (не выше плоскости, расположенной от крышки накопителя на 0,5 диаметра корпуса). Условное обозначение состоит из букв и цифр: Ц – циклон, Н – разработка НИИОГАЗ, 15,11 – угол наклона входного патрубка.

Для очистки воздуха от крупных отходов деревообработки в виде щепы, витой стружки, сырых опилок, коры, тяжелой пыли используют модели ОЭКДМ, имеющие наиболее низкое значение коэффициента гидравлического сопротивления. Мелкая стружка, древесная пыль, опилки эффективно улавливаются циклонами ЦДО, УЦ, Ц, которые отличаются высокой производительностью и низким уровнем сопротивления. Очистка газов от частиц сажи, продуктов горения и технического углерода осуществляется с помощью устройств СК-ЦН-34. Такие циклоны часто используются в энергетике (при сжигании топлива), в химической промышленности, при производстве нефтепродуктов способом каталитического крекинга.

Широкое применение циклонов в качестве сухой очистки воздуха и газов обеспечили их существенные преимущества:

высокая степень очистки;
высокая производительность;
разнообразие моделей с возможностью подбора для конкретных условий эксплуатации;
высокая энергоэффективность;
низкая стоимость производства фильтров-циклон;
отсутствие подвижных частей;
обеспечение эффективной работы при изменении концентрации пыли;
работа без необходимости подвода энергетических трасс.

Использовать циклоны можно в любых климатических зонах, температура эксплуатации составляет от -40°C до +40°C.

Классификация методов и аппаратов для очистки аэрозолей

- разрушение пылевого аэрозоля, заключающегося в выделении пыли из воздуха (процесс пылеочистки);

Общая характеристика и принцип работы циклонов

Рисунок 1 – Конструкционные схемы: а – цилиндрический циклон, б - -конический циклон, в – улитка ( вид сверху).

Рисунок – 3 Типы элементов циклона

Рисунок 5 - Групповые циклоны

а - ступенчатая компоновка; б - круговая компоновка.

Заключение

Читайте также: